DE69931802T2 - Flame trap - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Flammensperren.The The present invention relates to flame arresters.
Flammensperren werden benutzt, um entweder eine innere Explosion aufzuhalten, so dass diese eine umgebende explosive Atmosphäre nicht zünden kann, oder sie werden benutzt, um zu verhindern, dass ein äußeres Feuer oder eine äußere Explosion eine innere explosive Atmosphäre zündet, die innerhalb des Systems gesichert werden muss.flame arrestors are used to either stop an internal explosion, so that they can not ignite a surrounding explosive atmosphere or they will used to prevent an outside fire or an external explosion inner explosive atmosphere ignites which needs to be backed up within the system.
In der Mehrzahl der Fälle ist es notwendig, dass eine Luftströmung durch eine Anlage oder eine Maschine strömt. Einige Anlagen oder Maschinen besitzen innere Zündquellen, und es können Explosionen auftreten, wenn ein Gas oder ein Dampf in die Strömung eingesaugt wird. In manchen Fällen besteht die Gefahr, dass die Gase oder Dämpfe in einer potentiell explosiven Konzentration von außen eingesaugt werden. In anderen Fällen, wo entflammbares Material, beispielsweise unter Vakuum, gepumpt wird, ist es möglich, dass eine potentiell explosive Atmosphäre als Teil eines Prozesses vorhanden ist. Um das Entweichen von inneren Explosionen bei derartigen Anwendungen zu verhindern, werden Flammensperren in den Strömungskanälen angeordnet, und diese werden als "Flammenrückschlagsicherung" bezeichnet.In the majority of cases It is necessary that an air flow through a plant or a machine is flowing. Some plants or machines have internal sources of ignition and explosions can occur occur when a gas or vapor is sucked into the flow becomes. In some cases There is a risk that the gases or vapors in a potentially explosive Concentration from the outside be sucked in. In other cases, where flammable material, for example under vacuum, is pumped, Is it possible, that a potentially explosive atmosphere as part of a process is available. To the escape of internal explosions in such To prevent applications, flame arresters are placed in the flow channels, and these are referred to as "flashback arrestors."
Zahlreiche Anlagen und Maschinen sind als geschlossene Systeme ausgebildet, wo es normal ist, dass eine potentiell explosive Atmosphäre im Inneren vorhanden ist. Anlagen und Maschinen, die bei diesen Anwendungen benutzt werden, werden derart konstruiert, dass sie keine innere Zündquelle aufweisen. Zahlreiche dieser Typen von Anlagen und Maschinen erfordern eine Entlüftung nach der Atmosphäre. In solchen Fällen werden normalerweise Flammensperren am Ende der Entlüftungsleitungen eingesetzt, um zu verhindern, dass ein äußeres Feuer oder eine äußere Explosion in die Anlage oder Maschine zurückschlägt. Flammensperren dieser Bauart werden als Flammenrückschlagsicherung bezeichnet.numerous Systems and machines are designed as closed systems where it is normal for a potentially explosive atmosphere inside is available. Equipment and machinery used in these applications be used are constructed so that they are not internal ignition source exhibit. Many of these types of equipment and machinery require a vent after the atmosphere. In such cases usually flame arresters are used at the end of the vent lines, to prevent an outside fire or an external explosion back to the plant or machine. flame arrestors This type are referred to as flame arrestor.
Bei all diesen Anwendungen ist es möglich, dass eine Strömung eines potentiell explosiven Gases oder Dampfes gezündet wird, so dass eine Verbrennung stattfindet und keine Explosion. Eine Verbrennung mit hoher Temperatur kann in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Flammensperre auftreten, und die Flammensperre muss in der Lage sein zu verhindern, dass die Flamme das Gas oder den Dampf auf der sicheren Seite der Flammensperre zündet. Flammensperren dieser Bauart werden als Flammensperren gegen ein kontinuierliches Brennen bezeichnet.at It is possible for all these applications a flow a potentially explosive gas or vapor is ignited, so that combustion takes place and no explosion. Combustion high temperature can be in the immediate vicinity of the surface of the Flame arrest occur, and the flame arrester must be able be to prevent the flame from the gas or the steam on the safe side of the flame arrester ignites. Flame Barriers this Design are referred to as flame arresters against continuous burning.
Die Flammensperren können so konstruiert werden, dass sie gegen zwei Typen von Explosionen schützen. Wenn eine Explosion mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Schallgeschwindigkeit eines gegebenen Gases oder Dampfes in der Luft fortschreitet, wird die Explosion als Verpuffung bezeichnet. Wenn die Explosion mit Schallgeschwindigkeit auftritt, wird sie als Detonation bezeichnet, und sie ist normalerweise gekennzeichnet durch einen scharfen Knall infolge des Vorhandenseins einer Stoßwelle. Die Kanäle, die benötigt werden, um zu verhindern, dass eine Detonation nach einer äußeren explosiven Atmosphäre übertragen wird, sind sehr viel kleiner als jene, die benötigt werden, um eine Verpuffung anzuhalten, und die Länge des Flammenpfades ist beträchtlich größer. Flammensperren gegen Detonationen haben einen sehr hohen Widerstand gegenüber einer Gasströmung.The Flame barriers can designed to protect against two types of explosions. If an explosion at a speed below the speed of sound of a given gas or vapor in the air progresses the explosion called deflagration. If the explosion with Sound velocity occurs, it is called a detonation, and it is usually characterized by a sharp bang due to the presence of a shock wave. The channels that need to prevent a detonation from being transmitted to an external explosive atmosphere are much smaller than those needed to deflate stop, and the length the flame path is considerable greater. flame arrestors against detonations have a very high resistance to one Gas flow.
Der Hauptteil der Flammensperren der oben angegebenen Typen ist aus verschiedenen dicht benachbarten Platten aus dünnen Drahtmaterialien hergestellt, die brennen, wenn sie zu lange in einer Situation kontinuierlicher Verbrennung belassen werden. Flammensperren aus dünnem Drahtmaterial sind auch nicht in der Lage, beiden Druckexplosionen ohne Beschädigung zu widerstehen. Flammensperren aus leichtem Drahtmaterial haben jedoch einen geringeren Strömungswiderstand.Of the Main part of the flame arresters of the above types is out various densely adjacent plates made of thin wire materials, they burn when they are in a continuous situation for too long Be left burning. Flame barriers made of thin wire material Also, they are unable to sustain both pressure explosions without damage resist. However, flame arresters made of lightweight wire material have a lower flow resistance.
Keine der bekannten Formen von Flammensperren kann auf einfache Weise durch mechanische Mittel gereinigt werden, und dies bedeutet, dass eine schmutzige Gasströmung oder eine schmutzige Dampfströmung zustandekommt, und derartige Flammensperren verschmutzen derart, dass sie chemisch gereinigt werden müssen. Beispielsweise können die Abgase eines Dieseltriebwerks eine Flammensperre in nur 8 Stunden zusetzen. Die Notwendigkeit einer regelmäßigen Entfernung und Reinigung der Flammensperren ist nicht erwünscht, weil dies weitere Wartungsarbeiten erfordert, was oft bedeutet, dass die Anlage und die Maschine heruntergefahren werden müssen, und gewöhnlich ist es notwendig, dass ein Stapel von Flammensperren instand gehalten werden müssen. Dieselmotoren können gelegentlich eine Flammensperre erfordern, beispielsweise wenn sie in einem Gabelstapler angeordnet werden, der in einem empfindlichen Bereich arbeitet.None The familiar forms of flame arresters can be done in a simple way be cleaned by mechanical means, and this means that a dirty gas flow or a dirty stream of steam comes, and such flame barriers pollute so, that they need to be chemically cleaned. For example, the Exhaust gases of a diesel engine a flame arrester in just 8 hours enforce. The need for regular removal and cleaning the flame arrester is not wanted, because this requires further maintenance, which often means that the system and the machine must be shut down, and usually It is necessary that a pile of flame arresters maintained Need to become. Diesel engines can occasionally require a flame arrester, for example if they be placed in a forklift, which is in a sensitive Area works.
Die FR-A-2,602,428 beschreibt zwei Flammensperren. Bei der einen Flammensperre ist eine Anordnung kreisrunder Stäbe in abwechselnden Schichten angeordnet, wobei die Stäbe der einen Schicht rechtwinklig zu den Stäben der anderen Schicht verlaufen. Bei der anderen Flammensperre sind im Querschnitt hexagonale Stäbe angeordnet, die aufeinander ausgerichtet sind.The FR-A-2,602,428 describes two flame arresters. At the one flame stop is an arrangement of circular rods in alternating layers arranged, with the bars one layer at right angles to the bars of the other layer. In the other flame arrester hexagonal rods are arranged in cross section, the aligned with each other.
Die GB-A-2,183,020 beschreibt eine Flammensperre mit kreisrunden Platten, die Kanäle dazwischen definieren. Ein Fluid strömt zwischen diesen Platten. Reinigungsschaufeln sind zwischen benachbarten Platten angeordnet und so beweglich, dass das Material abgeführt wird, das sich in den Kanälen ansammelt.The GB-A-2,183,020 describes a flame arrester with circular plates, the channels define in between. A fluid flows between these plates. Cleaning blades are disposed between adjacent plates and so mobile that the material that accumulates in the channels is removed.
Die vorliegende Erfindung schafft demgemäß eine Flammensperre, wie diese im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.The The present invention accordingly provides a flame arrester such as this is characterized in claim 1.
Dadurch ergibt sich eine einfache Geometrie und eine präzise Replizierung. Hierdurch werden die europäischen Vorschriften erfüllt, die erfordern, dass derartige Vorrichtungen eine regelmäßige geometrische Form und Dimensionen besitzen, die überprüft werden können. Es werden Reihen von Stäben benutzt, um das Flammensperrelement zu erzeugen, die im Idealfall dicht benachbart zueinander angeordnet sind, und diese Stäbe ergeben eine natürliche Oberfläche, über die die Luft mit minimalem Strömungswiderstand strömen kann. Die Stäbe können irgendeine Größe haben, und die Spalte dazwischen können so gewählt werden, dass Explosionen infolge des Vorhandenseins verschiedener Gase oder Dämpfe in der Luft abgesperrt werden. Der Stabdurchmesser kann geändert werden, um unterschiedlichen Explosionsdrücken widerstehen zu können. Es ist daher möglich, Flammensperren zu konstruieren, die sowohl gegen eine Verpuffung als auch gegen eine Detonation sperren.Thereby results in a simple geometry and a precise replication. hereby become the European ones Complies with regulations, which require such devices to have a regular geometric Have shape and dimensions that can be checked. There are rows of rods used to create the flame arrester, which ideally are arranged closely adjacent to each other, and give these rods a natural surface over the the air with minimal flow resistance stream can. The bars can any Have size, and the gaps between them so chosen be that explosions as a result of the presence of various Gases or vapors be shut off in the air. The bar diameter can be changed to withstand different explosion pressures. It is therefore possible Flame barriers to construct, both against a deflagration as well as lock against a detonation.
Ein Stab besitzt eine große Oberfläche, was wichtig ist zur Absperrung einer Explosion, weil dies eine wirksame Wärmeaustauschoberfläche ergibt, die mehr der Hitzeenergie absorbiert, die durch eine Explosion freigesetzt wird. Die Stäbe können aus einem massiven Material bestehen, beispielsweise aus Verbundrohren oder hohlen Rohren. Wenn Rohre benutzt werden, können diese ein Kühlmittel führen, um eine noch wirksamere Sperre bei einer dauernden Verbrennung zu gewährleisten. Die meisten Flammensperren können nicht wirksam arbeiten, wenn ihre Temperatur 100°C überschreitet, und keine bekannte Flammensperre ist über 200°C wirksam. Die herkömmlichen Flammensperren sind daher unwirksam, wenn eine Heißtluftströmung vorhanden ist. Die Flammensperren gemäß der vorliegenden Erfindung können gekühlt werden, um dieses Problem zu lösen, und es gibt keinen Grund, warum zusätzliche Rohre größeren Durchmessers und Abstands nicht stromauf hinzugefügt werden sollten. Diese könnten einen Teil der Flammensperre bilden und zusätzlich Wärme in der Heißgasströmung abführen, bevor die Strömung das Flammensperrelement erreicht. Die stromauf benutzten Stäbe können entweder in Form einfacher Rohre oder in Form von Rohren mit Rippen ausgebildet sein, je nach der abzuführenden Wärmemenge.One Rod has a large Surface, what is important to shut off an explosion because this is an effective Heat exchange surface results, the absorbed more of the heat energy released by an explosion becomes. The bars can made of a solid material, such as composite pipes or hollow pipes. If pipes are used, these can be a coolant to lead, for an even more effective lock in continuous combustion guarantee. Most flame barriers can do not work effectively when their temperature exceeds 100 ° C, and no known Flame arrester is over 200 ° C effective. The conventional ones Flame barriers are therefore ineffective if there is a hot air flow is. The flame arresters according to the present Invention can chilled to solve this problem, and There is no reason why extra Larger diameter pipes and distance should not be added upstream. These could be a part the flame barrier form and in addition Heat in dissipate the hot gas flow before the flow reaches the flame arrester. The upstream used bars can either in the form of simple tubes or in the form of tubes with ribs be depending on the payable Amount of heat.
Die meisten Flammensperren haben einen kontinuierlich offenen Pfad, wo sich die Flamme nur in einer Richtung bewegen muss. Derartige Kanäle schichten eine Gasströmung, wodurch bewirkt wird, dass eine Explosion aus Luftmangel erstickt. Dies ist vorteilhaft, aber gleichzeitig wird der Strömungswiderstand erhöht. Es ist auch möglich, durch diese Flammensperren zu schauen, und häufig treten Hochgeschwindigkeitsexplosionen aus diesem Grunde durch die Flammensperren hindurch. Die Flammensperren gemäß der vorliegenden Erfindung sind daher so ausgebildet, dass die Stäbe in parallelen Reihen gegenüber den Stäben benachbarter Reihen versetzt sind. Daher muss eine Gasfront oder eine Explosionsfront ständig abgelenkt werden, um durch dieses Labyrinth zu strömen. Diese Ablenkwirkung und die Tatsache, dass das Gas einem Pfad unter einem Winkel zur Normalachse folgen muss, bedeutet, dass die Länge des Flammenpfades erhöht wird, wodurch die Wirksamkeit der Flammensperre erhöht wird. Geeignete Versetzungswinkel können variieren. Beispiele liegen zwischen 30 und 60 Grad, aber dies ist nicht beschränkend. Die kontinuierliche Ablenkwirkung verursacht auch, dass das Gas beschleunigt und verzögert wird, wodurch eine gewisse Turbulenz entsteht.The Most flame barriers have a continuously open path, where the flame only has to move in one direction. such Layers layers a gas flow, causing an explosion to suffocate due to lack of air. This is advantageous, but at the same time the flow resistance elevated. It is also possible, to look through these flame barriers, and often occur high-speed explosions for that reason through the flame arresters. The flame locks according to the present Invention are therefore designed so that the bars in parallel rows with respect to the rods adjacent rows are offset. Therefore, a gas front or an explosion front constantly be distracted to flow through this labyrinth. These Deflection effect and the fact that the gas is a path under a Angle to the normal axis must follow, that means the length of the Flame Path increased which increases the effectiveness of the flame arrester. Suitable displacement angles can vary. Examples are between 30 and 60 degrees, but this is not restrictive. The continuous deflection effect also causes the gas accelerated and delayed which creates some turbulence.
Ein weiterer Hauptvorteil der stabförmigen Flammensperre gemäß der Erfindung besteht darin, dass sie besonders geeignet ist, mechanisch gereinigt zu werden, und zwar einfach durch Einführen einer linearen Abschabvorrichtung. Diese läuft vorzugsweise über jeden Stab, um diesen rein zu halten. Die Abschabvorrichtung kann entweder manuell oder automatisch betätigt werden.One Another main advantage of the rod-shaped flame arrester according to the invention is that it is particularly suitable, mechanically cleaned simply by introducing a linear scraper. This one is running preferably over every staff to keep it clean. The scraper can either manually or automatically operated.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:below Be exemplary embodiments of present invention described with reference to the drawing. In the Show drawing:
Die
Eine
Anordnung von parallelen Stäben
Die
Seitenwände
Schließlich ist
ein Handgriff
Es
ist klar, dass dieses Ausführungsbeispiel eine
einfache, günstige
Konstruktion einer Flammensperre bildet, die nichtsdestoweniger
eine gute Flammenabsperrung gewährleistet,
und zwar in Kombination mit einem robusten Aufbau, der in der Lage
ist, im Betrieb einem Stoß zu
widerstehen. Außerdem können die
Stäbe
Die
Bei
diesem zweiten Ausführungsbeispiel
ist eine Abschabplatte
Demgemäß vereint das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung die Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels und ermöglicht eine routinemäßige Reinigung der Flammensperre. Herkömmliche Flammensperren erfordern ein Eintauchen in chemische Lösungen, um solche Ablagerungen zu entfernen. Im Allgemeinen ist dies routinemäßig oder in zeitlichen Abständen nicht sinnvoll. Demgemäß können Flammensperren gemäß der vorliegenden Erfindung in schmutzigen Abgaskanälen angeordnet werden, beispielsweise in solchen von Dieselmotoren, und es können diese Motoren dann in einer empfindlichen Umgebung benutzt werden.Accordingly united the second embodiment the invention, the advantages of the first embodiment and allows a routine cleaning the flame barrier. conventional Flame arresters require immersion in chemical solutions to remove such deposits. In general, this is routine or at intervals not useful. Accordingly, flame arresters can according to the present Invention are arranged in dirty exhaust ducts, for example in such of diesel engines, and then these engines can be in a sensitive environment.
Ein
drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den
Die
Stäbe
Bei
Rohrleitungsanwendungen ist der Durchmesser des Strömungsrohres
Die Flammensperre kann aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Rostfreier Stahl und andere Eisenlegierungen können die Wärmeverteilung begünstigen, aber, obgleich dies zweckmäßig bei einigen Anwendungen ist, ist dieses nicht wichtig im Hinblick auf die Erfindung. Demgemäß können andere Materialien benutzt werden, beispielsweise Nichteisenmetalle und Legierungen, Keramikmaterialien, gewisse Plastikmaterialien und Verbundmaterialien von Eisenlegierungen und/oder von diesen Materialien.The Flame barrier can be made of different materials. Stainless steel and other iron alloys can promote heat distribution, but, although this is useful in For some applications, this is not important with regard to The invention. Accordingly, others can Materials are used, such as non-ferrous metals and Alloys, ceramics, certain plastic materials and Composite materials of iron alloys and / or of these materials.
Es ist klar, dass zahlreiche Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele getroffen werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die Dimensionen, die Abstände usw., die in Verbindung mit dem dritten Ausführungsbeispiel diskutiert wurden, auch bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel angewandt werden und umgekehrt.It It is clear that numerous modifications of the embodiments described above can be taken without departing from the scope of the invention. For example, the Dimensions, the distances etc. also discussed in connection with the third embodiment in the first and second embodiments applied and vice versa.
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